14.1 热机（分层作业）-九年级物理全一册同步备课系列（人教版）【解析版】

第1节热机一、热机1.人们制造了各种利用内能做功的机械统称________机，其中最早出现的是_____。【答案】热，蒸汽机。【详解】人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械，统称热机，其中最早出现的是蒸汽机。2．目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项。下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机（利用内能做功的机械）的是（）A．共享电动汽车B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机C．歼-20战机涡扇-15煤油发动机D．长征五号火箭液氢液氧发动机【答案】A【详解】燃气轮机、煤油发动机和火箭液氢液氧发动机都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电动汽车是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，不属于热机。故选A。二、汽油机4.汽油机完成一个工作循环，活塞经历四个冲程，分别为______、______、______、______，其中机械能转化为内能的是________冲程；一个工作循环中，曲轴旋转______圈，活塞往复运动______次，对外做功_____次，某单缸四冲程汽油机飞轮转速1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功______次。【答案】吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程，压缩，2，2，1，10。【详解】汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中，压缩冲程中机械能转化为内能。在内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，曲轴旋转2周，活塞往复2次，对外做功1次。某单缸四冲程汽油机飞轮转速1200r/min，即每秒钟转20圈，完成40个冲程，做功10次。5．如图为四冲程汽油机未按工作循环排列的各冲程示意图，工作时，属于做功冲程的是（）A． B． C． D．【答案】D【详解】A．图中的排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故A不符合题意；B．图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意；C．进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故C不符合题意；D．图中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故D符合题意。故选D。6.如图是四冲程汽油机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是（）A．化学能转化成内能 B．机械能转化成内能C．机械能转化成化学能 D．内能转化成机械能【答案】D【详解】如图，进气门、排气门关闭，火花塞点火，是汽油机的做功冲程，其能量转化是内能转化为机械能，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。7.2022年12月4号晚上8点，神舟十四载人飞船返回舱带着陈冬、刘洋、蔡旭哲三位宇航员，安全返回地球。返回舱穿越大气层时温度升高，这是通过________（选填“做功”或“热传递”）增加其内能的；这与内燃机的_________冲程的能量转化相同。某单缸四冲程汽油机飞轮转速1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功_______次。【答案】做功，压缩，10。【详解】返回舱在通过大气层时，与空气发生摩擦，此时返回舱克服摩擦做功，机械能转化为内能，该过程是通过做功的方式改变物体内能，汽油机的压缩冲程也是将机械能转化为内能，使燃料温度升高。单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，即每秒钟转20圈，完成40个冲程，做功10次。8.某汽车动力来自单缸四冲程汽油机，如图所示要完成汽油机的一个工作循环正确的顺序是____（用字母表示），其中将内能转化为机械能的冲程是图中的____（选填“A”、“B”、“C”或“D”），当它正常工作时转速为1800r/min，则每秒钟对外做功_____次。【答案】

DACB，C，15。【详解】A图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能；B图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；C图：两气门都关闭，活塞向下运行，是做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能；D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。故汽油机的一个工作循环正确的顺序是DACB。将内能转化为机械能的冲程是做功冲程，是图C。汽油机在一个工作循环中经历4个冲程，飞轮转动2转，对外做功1次。当它正常工作时转速为1800r/min=30r/s，则该汽油机每秒钟转动30转，每秒做功15次。三、柴油机9．下列关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（）A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油C．汽油机与柴油机使用的燃料不同D．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程【答案】A【详解】A．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，故A错误，符合题意；B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，故B正确，不符合题意；C．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故C正确，不符合题意；D．柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故D正确，不符合题意。故选A。10.内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。让你描述你对内燃机的一些认识，你会怎样描述（）A．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物B．汽油机气缸顶部有喷油嘴C．内燃机功率越大，效率越高D．做功冲程中内能转化为机械能【答案】D【详解】A．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故A错误；B．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误；C．功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故C错误；D．内燃机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，故D正确。故选D。11．如图所示，甲为四冲程柴油机吸气冲程的示意图，图中正确地画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。图乙、丙、丁分别是小明同学自己画的压缩、做功、排气冲程，其中有误的是（）A．乙 B．丙 C．乙和丁 D．丁【答案】D【详解】A．由图知道，甲图中正确地画出了吸气冲程中曲轴的位置，即曲轴下端在右侧，此时活塞向下运动，故A不符合题意；B．乙图中，两个气门都关闭，根据曲轴的转动方向知道，此时活塞向上运动，符合压缩冲程的特点，故乙图正确，不符合题意；C．丙图中，两个气门都关闭，根据曲轴的转动方向可知，此时活塞向下运动，符合做功冲程的特点，故丙图正确，不符合题意；D．丁图中，进气门关闭，排气门打开，根据曲轴的转动方向可知，此时活塞向下运动，不符合排气冲程的特点，故丁图错误，符合题意。故选D。12.如图，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。请在图乙、丙中画出进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。【答案】下图。【详解】在内燃机的做功冲程中，两个气门关闭，活塞下行；排气冲程中，进气门关闭、排气门打开，活塞上行，如下图所示：。13．下列有关内燃机的说法中不正确的是（）A．单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程B．内燃机的大量使用会造成环境污染C．转速为1800r/min的内燃机每小时对外做功3600次D．内燃机的做功冲程将内能转化成机械能【答案】C【详解】A．单缸四冲程内燃机工作时，只有做功冲程对外做功，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程，故A正确，不符合题意；B．内燃机的大量使用，会产生较多的尾气，造成环境污染，故B正确，不符合题意；C．一台四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，则每小时飞轮的转数是n=1800r/min×60min=1.08×105r由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，因此该汽油机每小时对外做功的次数为1.08×105r/2=54000故C不正确，符合题意；D．在内燃机的做功冲程中，是将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。故选C。14．某品牌汽车以72km/h的速度匀速行驶时，仪表盘显示发动机转速是1800r/min，若做功冲程每次做功6000J，则下列有关该汽车发动机的说法错误的是（）A．每秒完成60个冲程 B．每秒对外做功15次C．发动机提供的牵引力为4500N D．发动机的输出功率是80kW【答案】D【详解】AB．发动机转速是1800r/min，则飞轮1s转动的圈数n=EQ\F(1800r,60s)=30r/s飞轮转动两圈对外做功一次，所以该发动机1s对外做功15次，每对外做功一次完成四个冲程，故1s完成的冲程个数为15×4=60故A、B正确，不符合题意；C．汽车的速度v=72km/s=20m/s1s汽车运动的路程s=vt=20m/s×1s=20m做功冲程每次做功6000J，发动机1s对外做功15次，则发动机1s做功W=6000J×15=9×104J由W=Fs可知，发动机提供的牵引力F=EQ\F(W,s)=EQ\F(9×104J,20m)=4500N故C正确，不符合题意；D．发动机的输出功率P=EQ\F(W,t)=Fv=4500N×20m/s=9×104W=90kW故D错误，符合题意。15.如图甲所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。（1）图乙为发动机在做功冲程中的示意图。设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，推导发动机做的功W=______（用已给字母表示）；（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数；排量2.0L输出功率120kW转速6000r/min①该发动机在1s内做功______J；②在每个做功冲程里，发动机做功是多少______？（写出计算过程）【答案】（1）pSl

；（2）1.2×105

，600J。【详解】（1）活塞受到的压力F=pS因为在做功冲程，活塞移动的距离为l，所以燃气对活塞所做的功W=Fl=pSl（2）①发动机在1s内做功为W1=Pt=120×103W×1s=1.2×105J②转速为6000r/min，所以每秒转100圈，四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，所以1秒做功200次，每次做功16．（2022·四川内江·统考中考真题）如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（）A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程【答案】B【详解】A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度保持不变，故A错误；B．实验过程中加热试管使水沸腾，试管内的水吸收热量，这是通过热传递使试管内水的内能增大，故B正确；C．玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠，故C错误；D．“白气”使小叶轮转动的过程是内能转化为机械能，相当于汽油机的做功冲程，故D错误。故选B。17．（2022·内蒙古赤峰·统考中考真题）汽油机的四个冲程中，哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程（） ABCD【答案】C【详解】A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；B．两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；C．两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程燃料燃烧时，化学能转化为内能，然后对外做功时内能转化为机械能，故C符合题意；D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。故选C。18．（2022·辽宁朝阳·统考中考真题）如图所示，将水加热至沸腾后，塞子被冲出，此过程的能量转化方式与汽油机的______冲程相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则1s内完成____个冲程。【答案】做功，40。【详解】木塞冲出时，水蒸气的内能对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能会减小，温度降低，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能的过程。飞轮转速是1200r/min=20r/s表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程，对外做功10次。19.（2022·湖南张家界·中考真题）如图是汽油机工作过程中的__________冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功___________次。【答案】做功，30。【详解】图中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，火花塞产生电火花，故此冲程为汽油机的做功冲程。汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次，因为该汽油机飞轮的转速是3600r/min=60r/s，所以飞轮每秒转动60周，则汽油机每秒钟对外做功30次。20.（2022甘肃金昌·统考中